核燃料再処理施設におけるグローブボックス用グローブの物性調査; 定期交換したグローブの物性と使用可能年数の推測

山本 昌彦; 西田 直樹; 小林 大輔; 根本 良*; 林 宏幸*; 北尾 貴彦; 久野 剛彦

JAEA-Technology 2023-004, 30 Pages, 2023/06

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日本原子力研究開発機構の東海再処理施設において核燃料物質の取り扱いに使用するグローブボックス用グローブ(以下、「グローブ」という。)は、内部規則にて使用期限が定められており、グローブボックスに取り付け後、異常の有無に係わらず最長4年で交換している。一方、グローブの材質は合成ゴムであることから、使用環境(使用頻度、薬品、放射線量等)によってその劣化度合は異なる。そこで、本件では使用環境毎にグローブを分類し、その物性値を測定すること等により、グローブの劣化状況に応じた使用可能年数の技術的評価手法を確立するとともに、グローブの使用可能な年数を推測した。外観上の異常もなく定期交換したグローブについて、測定した物性値は、新品のグローブの納品時に確認している受入基準値を満足し、新品のグローブと同等の物理的特性を有していることが分かった。このため、使用期限を迎えたこれらグローブは、新品のグローブの最長使用年数である4年を追加した合計8年間の使用が可能であると考えられた。また、グローブの物性値と使用年数をプロットして外挿線を作成した結果、使用年数8年における物性値は、過去にグローブの破損等が報告されている物性値よりも安全側の値を示し、非管理区域の倉庫にて8年及び23年間保管した長期保管グローブの物性値と有意な差は見られなかった。これらより、東海再処理施設におけるグローブの最長使用年数は8年と設定した。なお、グローブの点検頻度、項目は従来の実施内容から変更せず、異常が確認されれば使用年数に関係なく速やかに交換される管理であることから、使用年数を8年に延長した場合でもグローブ使用に伴う安全性の低下(リスクの上昇)は生じない。また、使用年数の延長に伴い、グローブの購入費、グローブ交換等の作業労力、廃棄物発生量を従来よりもそれぞれ約4割低減させることができ、定期のグローブ交換に伴う汚染発生のリスク、作業者の被ばくのリスクも低減され、グローブ管理の効率化・合理化が図られた。

グローブボックス用グローブの物性調査と使用可能年数の推測

小林 大輔; 山本 昌彦; 西田 直樹; 三好 竜太; 根本 良*; 林 宏幸*; 加藤 圭将; 西野 紗樹; 久野 剛彦; 北尾 貴彦; et al.

日本保全学会第18回学術講演会要旨集, p.237 - 240, 2022/07

東海再処理施設のグローブボックスに取付けられているグローブは、一律に使用期限を定めて定期的に交換している。ゴム製品であるグローブは、使用環境(使用頻度,化学薬品,放射線等)により、劣化度合いが異なることが外観上からも推察される。本件では、様々な使用環境下で定期交換したグローブの物性値(引張強さ,伸び率,硬さ)を測定し、新品グローブの物性値との比較により、劣化の程度並びに使用可能年数を推定した。その結果、外観に異常の無いグローブは、新品グローブの受入基準値以上の物性値であることが分かった。また、外挿した物性値からはこれまで報告されたグローブ損傷時の物性値よりも十分に大きいことから、外観に異常が無く定期的に交換するグローブの物性に劣化は見られず、グローブの使用可能年数は8年と推測された。

再処理施設におけるグローブボックスのグローブポートの更新技術

堀籠 和志; 田口 茂郎; 西田 直樹; 後藤 雄一; 稲田 聡; 久野 剛彦

日本保全学会第14回学術講演会要旨集, p.381 - 384, 2017/08

東海再処理施設では、プルトニウム等の核燃料物質を安全に取り扱うため、閉じ込め機能(負圧)を有するグローブボックス(GB)が設置されており、各GBには、グローブを取り付けるためのグローブポート(ベークライト製)が取り付けられている。グローブポートには、グローブをグローブポートに直接取り付けるタイプと、インナーリングと呼ばれる塩ビ製の環に取り付けたグローブをグローブポートに挿入して取り付けるタイプ(以下、押し込み式グローブポート)の2種類が使われている。平成28年4月に、押し込み式グローブポートの1基に2ヵ所の割れが東海再処理施設において初めて確認された。なお、割れによるGB内の負圧の異常や、GB外への放射性物質の漏えいは確認されなかった。グローブポートは、ポートとポート押さえでパネルを挟み込む形で、ポートとポート押さえをネジで固定することによりGBパネルに取り付けられている。このため、固定ネジを取外すことでグローブポートは取り外しが可能な構造ではあるが、グローブポートをそのまま取外した場合、閉じ込め機能が破れ、GB内の放射性物質を拡散させる恐れがあるため、拡散防止措置を講じた上で、グローブポートの交換を実施する必要があった。そこで今回、GB内部の汚染をコントロールしながらグローブポートを更新する手法を確立した。本発表では、その交換手法について報告する。

Effects of irradiation induced Cu clustering on vickers hardness and electrical resistivity of Fe-Cu model alloys

飛田 徹; 中川 将*; 武内 伴照; 鈴木 雅秀; 石川 法人; 知見 康弘; 齋藤 勇一; 曽根田 直樹*; 西田 憲二*; 石野 栞*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 452(1-3), p.241 - 247, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.05.020

圧力容器鋼に含まれる不純物Cuの析出は、材料の照射脆化(照射硬化)の要因の一つである。本研究では、Fe-Cuモデル合金を用いて電子線照射試験を行い、機械的特性の指標となるビッカース硬さの増加と、材料内部の状態変化に敏感な電気抵抗率の低下を測定し、両者に良い相関があることを明らかにした。また、3DAPによる析出物の観察を行った結果、硬さの増加及び電気抵抗率の低下のメカニズムを析出物の体積分率を用いることで説明できることがわかった。これらのことから、電気抵抗率の測定により照射硬化を評価できる可能性が示唆された。

再処理施設分析廃液配管の腐食原因の調査

田中 直樹; 諏訪 登志雄; 西田 直樹; 久野 剛彦; 伊波 慎一

日本保全学会第11回学術講演会要旨集, p.127 - 131, 2014/07

東海再処理施設の分析廃液を排水する放射性溶液配管の腐食部から漏えいが発生した。この腐食の原因の調査として当該配管を切出し、腐食部について分析・観察を行った。その結果、過去に使用した塩素系分析試薬の塩化物イオンが原因となり、局部腐食を起こしたことが考えられる。そのため、塩素系分析試薬の使用履歴のある配管についてフェーズドアレーによる配管の点検を行ったので結果について報告する。

Hardness modification of aluminum-alloys by means of energetic ion irradiation and subsequent thermal aging

光田 智昭*; 小林 一平*; 小杉 晋也*; 藤田 直樹*; 齋藤 勇一; 堀 史説*; 千星 聡*; 金野 泰幸*; 西田 憲二*; 曽根田 直樹*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 272, p.49 - 52, 2012/02

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2011.01.030

So far, we have found that the hardness of Al-Cu-Mg alloy (JIS2017, Duralumin) increases by energetic heavy ion irradiation at room temperature. Observations by using the three-dimensional atom probe (3DAP) have revealed that nano-meter sized precipitates are homogeneously distributed in the irradiated specimens, which are produced through the irradiation enhanced diffusion of solute atoms. The small precipitates contribute to the increase in hardness. In this report, we show the results for the hardness modification of Al-Cu-Mg alloy by the combination of energetic ion irradiation and thermal aging treatment. The hardness of the specimens pre-irradiated and thermally aged at 423 K is much larger than that without the pre-irradiation. The present result indicates that the combination of energetic ion irradiation and subsequent thermal aging can be used as an effective tool for the hardness modification of Al-Cu-Mg alloy.

Determination of crystal structure and charge density of (BaSr)(CoFe)O by Rietveld refinement and maximum entropy method analysis

伊藤 孝憲*; 西田 有希*; 冨田 文*; 藤江 良紀*; 北村 尚斗*; 井手本 康*; 大坂 恵一*; 廣沢 一郎*; 井川 直樹

Solid State Communications, 149(1-2), p.41 - 44, 2009/01

https://doi.org/10.1016/j.ssc.2008.10.020

(BaSr)(CoFe)Oの結晶構造と電子密度分布を中性子回折及びX線回折法によって解析した。結晶構造は空間群の分割原子モデルによる解析の結果、酸素1(4)及び酸素2(8)サイトの席占有率が各0.59, 0.87であり、(Co, Fe)-O2面は異方性共有結合とイオン結合、(Ba, Sr)-O1結合は低密度のイオン結合性であることが明らかになった。

固体酸化物型燃料電池空気極材料(La,Sr)(Co,Fe)Oの長期アニール効果

伊藤 孝憲*; 車田 全盛*; 西田 有希*; 平井 岳根*; 井川 直樹

no journal, , 

高純度(La,Sr)(Co,Fe)O,低純度(La,Sr)(Co,Fe)Oにおいて700C,1000時間アニール前後の試料の中性子回折実験を行い、酸素の変化を考察した。高純度(La,Sr)(Co,Fe)Oはアニールによって酸素の原子変位パラメータが小さくなり、核密度分布が安定サイトに集中することが確認された。一方、低純度(La,Sr)(Co,Fe)Oはこれらのパラメータがアニールによってあまり変化しないことが確認された。これらの結果から高純度(La,Sr)(Co,Fe)Oはアニールによって酸素がさらに安定化するが、低純度(La,Sr)(Co,Fe)Oはアニールによって酸素の安定性が変化しないことが示唆された。

FPを含むPu溶液のモニタリング技術に係る適用性調査研究,4; セル内線量分布測定結果とシミュレーション結果との比較

松木 拓也; 西田 直樹; 堀籠 和志; 関根 恵; 北尾 貴彦; 中村 仁宣

no journal, , 

東海再処理施設の高放射性廃液中のPu量をモニタリング可能な機器の測定位置の検討等を実施するため、セル内の放射線分布を再現可能なシミュレーションモデルを作成している。HAW貯槽セル内の線量率分布の計算結果と、実際の線量率測定結果を比較し、シミュレーションモデルの妥当性を評価した。

ビスマス添加した希土類-クロム酸化物GdCrOの磁気的性質

吉井 賢資; 辻 卓也; 松村 大樹; 西田 銀一*; 井上 直希*; 深田 幸正*; 矢板 毅

no journal, , 

希土類-クロム酸化物GdCrOにBiを添加した場合の磁気的性質を調べた。この物質は、磁性と誘電性が共存するマルチフェロイックであること等が報告されている興味深い系である。固相反応法により、BiをGdサイトに5-10%置換した仕込み量で合成したところ、920C近傍で単相試料が合成できた。これは、希土類の異なる同構造系SmBiCrOで報告された結果と同様である。すなわち、通常1300C以上で合成・焼結されるCrO(: 希土類)の合成温度がBi添加により大幅に低下した。磁化測定からは、(Gd,Bi)CrO試料は、GdCrOと同様に、170KでCrスピンの弱強磁性が発現するなどの性質を示した。この結果は、SmBiCrOの磁気転移温度が60K近傍であり、SmCrOSmBiCrOの転移温度(190K)より大幅に低いという性質と全く異なる。Biの結晶サイトを特定するために放射光吸収分光測定も行っており、その他の結果も含め報告する。